[发明专利]在用于中子检测设备或电离室的金属片上沉积硼的方法

说明书

发明描述

本发明涉及检测设备领域，更具体地在用于中子检测设备的金属载体上沉积硼固体层的方法。此方法还有益于电离室。

以序号FR2960303公开的文件描述一种这样的中子检测设备。所述检测设备包括外壳，其形成阴极，该外壳充气并包括中空体。所述中空体包括两个主壁，其通过侧壁接合在一起并具有两个基本上平行的内表面，并且被包含硼或硼化合物的固体层覆盖。形成阳极的装置在外壳内延伸。所述设备还包括至少一个闰壁，其形成阴极，固定在侧壁上，并在外壳内基本上平行于中空体内表面延伸。该闰壁或各闰壁接收包含硼或硼化合物的固体层。

文件提出的制备硼固体层的方法是在表面必须被硼固体层覆盖的载体上沉积或投射硼酸化悬浮液——也被称为硼纳米颗粒型油墨。载体被预先加热，使得油墨立即干燥，而没有时间横向流动。此外，表面活性剂与油墨混合，以确保均质沉积和提高载体表面上纳米颗粒的粘合力。但是，此方法不保证硼固体层的厚度均质性，也不保证所述层理想固定。事实上，如果例如油墨没有相当快地干燥，干燥期间相对于地面而言载体在最底部的层厚度将大于在最上部的层厚度。载体完全水平布置可能是一种解决方案，但必须添加30%至40%比例的表面活性剂以确保纳米颗粒粘合于载体。这种表面活性剂的添加使得硼层并且因此检测设备的效力降低。

存在其他沉积硼固体层的方法，如阴极溅射、气相沉积或通过硼烷热分解沉积。但是，阴极溅射方法需要长处理时间，并且获得的层不稳定且容易解体。气相沉积方法需要极高温度，接近硼的气化温度，约3927℃。利用硼烷热分解的沉积方法需要使用具有爆炸性和毒性的气体。此外，这种沉积方法和气相沉积方法成本高昂，因为其沉积每克需要使用3g至5g硼10（¹⁰B）。但是，¹⁰B非常昂贵，并且中子检测设备需要约50g¹⁰B沉积。

因此，硼固体层沉积是生产中子检测设备的难点。为使设备具有理想效力，硼层主要由厚度控制在0.03mg/cm²和0.5mg/cm²之间的¹⁰B组成。天然硼的密度为2.34并且¹⁰B的密度略低于和等于2.16。因此，0.1mg/cm²的值相应于460nm的厚度，并且0.4mg/cm²相应于1850nm。厚度必须被控制在约20%以内。此外，层中¹⁰B的比例必须尽可能接近100%，这不仅要求使用富¹⁰B硼，而且很大程度上限制添加剂如表面活性剂、分散剂或粘合剂的使用。

本发明目的在于，通过提出廉价、相对安全、容易实施并且有效的沉积方法来缓解现有技术一个或多个缺陷。

因此，本发明涉及在意图用于中子检测设备或电离室的金属载体上沉积硼固体层的方法，其特征在于，方法包括至少一个如下步骤：在金属载体上沉积至少一个包括纳米颗粒形式的硼的层；和如下步骤：冷压具有含硼层的金属载体，沉积在金属载体上的层中硼10（¹⁰B）的比例在80%和100%之间。

根据另一特征，沉积步骤之前有预压金属载体的步骤。

根据另一特征，在金属载体（2、3）上沉积至少一个含硼层（1）的步骤是在金属载体（2、3）上沉积硼纳米颗粒（BNP）型油墨的步骤；在金属载体（2、3）上沉积BNP型油墨的步骤，然后干燥其上沉积油墨的金属载体（2、3）从而在金属载体（2、3）上仅留下BNP和分散剂的步骤；

-冷压金属载体（2、3）的步骤实施于金属载体（2、3）上，其中BNP和分散剂留在金属载体（2、3）上；冷压具有含硼层（1）的金属载体（2、3）的步骤任选地之前或之后有热炼金属载体（2、3）的步骤，从而蒸发固着在BNP孔中的水和焚烧或锻烧分散剂。

根据另一特征，BNP型油墨通过至少以下生产：

-生产BNP的步骤；

-将BNP悬浮在包含分散剂混合物的溶剂中的步骤。

根据另一特征，油墨中分散剂混合物的浓度低于0.05%，并且该分散剂混合物包括阳离子极性头和缔合性聚合物。

根据另一特征，油墨中BNP的浓度低于5%。

根据另一特征，在金属载体上沉积BNP型油墨的步骤用刷子实施，the沉积体厚度取决于油墨中的BNP浓度和油墨量，该油墨量根据被油墨沉积体覆盖的金属载体表面积而限定。

根据另一特征，在金属载体上沉积BNP型油墨的步骤通过投射油墨射流实施，沉积体厚度取决于油墨中的BNP浓度、射流流速、射流大小和射流相对扫描速率。